人教版选修三 基因工程的基本操作程序 教案

《基因工程的基本操作程序》教学设计

教学目标

1.简述基因工程原理及基本操作程序。

2.尝试设计某一转基因生物的研制过程。

3.培养学生探索科学的严谨态度

教学重难点

【教学重点】

基因工程基本操作程序的四个步骤。

【教学难点】

（1）从基因文库中获取目的基因。

（2）利用PCR技术扩增目的基因。

教学工具

多媒体

教学过程

复习提问：

1.DNA重组技术的基本工具有那些，各自的作用和特点是什么？

2.我们所学过的育种方法有那些？其中基因工程育种有那些优点？

导入：通过基因工程的概念我们可知,我们能够应用DNA重组技术和转基因技术赋予生物以新的遗传特征，但是无论是DNA重组技术还是转基因技术都需要找到对我们有利的目的基因，我们该如何去寻找目的基因哪，目的基因又将如何连接到载体上哪，以及如何将载体导入受体？这些都是我们所要共同探究的问题!现在让我们共同学习一下1.2基因工程的基本操作。

思考1.我们在前面提到的苏云芽孢杆菌中的抗虫基因、胰岛素基因、干扰素基因等都可以作目

的基因。可是要在浩瀚的“基因海洋”中，找到特定的目的基因可以用什么样的方法和途径呢？

2、基因工程的基本操作程序主要包括：、

、

新课教学：

基因工程的基本操作步骤主要包括：目的基因的获取；基因表达载体的构建；将目的基因导入受体细胞；目的基因的检测与鉴定。

一．目的基因的获取

1．目的基因：主要是指编码蛋白质的结构基因。

2．目的基因的获取方法：

（1）从基因文库中获取

基因文库：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因。

构建基因文库的目的：为了在不知目的基因序列的情况下，便于获得所需的目的基因。

基因组文库：含有一种生物的所有基因。

部分基因文库（如cDNA文库）：含部分基因，可由mRNA反转录而来。

（2）利用PCR技术扩增目的基因

PCR：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。

原理：DNA双链复制

原料：模板DNA；RNA引物；四种脱氧核苷酸；热稳定DNA聚合酶（Taq酶）；离子

方法：DNA受热变性解旋为单链、冷却后RNA引物与单链相应互补序列结合、DNA 聚合酶作用下延伸合成互补链。

特点：指数形式扩增

二．基因表达载体的构建

1．目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在；可以遗传给下一代；使目的基因能够表达和发挥作用。

目的基因：

2．基因表达启动子：位于基因首端，RNA聚合酶识别和结合的部位，

驱动转录基因

载体的组成终止子：位于基因尾端，使转录在所需要的地方停下来

标记基因：鉴别受体细胞中是否含有目的基因

3．方法：同种限制酶分别切割载体和目的基因，再用DNA连接酶把两者连接。目的基因与运载体结合（以质粒为运载体）

4．条件：同种限制酶、DNA连接酶、ATP（目的基因、启动子、终止子、标记基因）

三．将目的基因导入受体细胞

转化：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。

①导入植物细胞：农杆菌转化法（表达载体导入农杆菌，再让农杆菌感染植物细胞）

将目的基因导入受体细胞

②导入动物细胞：显微注射法（将基因表达载体提纯，用显微仪注射到受精卵中）

③导入微生物细胞：Ca2＋处理受体细胞成为感受态细胞，再进行混合。

提示：农杆菌转化法的原理是利用农杆菌（胞内寄生菌）对植物的感染而把目的基因导入受体细胞。

四．目的基因的检测和鉴定

①检测是否插入目的基因，利用DNA分子杂交技术，目的基因DNA一条

链（作探针）与受体细胞中提取的DNA杂交，看是否有杂交带。

②检测是否转录出了mRNA，利用DNA分子杂交技术，目的基因DNA一条链（作探针）与受体细胞中提取的mRNA杂交，看是否有杂交带。

③检测目的基因是否翻译成蛋白质。抗体与蛋白质进行抗原－抗体杂交，看是否有杂交带。

④还可以进行个体水平的鉴定，根据其性状。

提示：①DNA分子杂交技术首先提取受体细胞中的DNA，然后高温解成单链，再与同位素标记的DNA探针杂交；②抗原－抗体杂交所用到的抗体是用表达出的蛋白质注射动物进行免疫，产生相应的抗体，并提取出而来的。将目的基因导入受体细胞

课后小结

本节学习的基因工程的基本操作程序和方法是对转基因植物、动物、微生物的概

括。如果在本课将要结束时，做个练习，带领学生结合设计某一转基因生物的具体过程，可将基因工程操作程序有机地串起来，从而加深对这一程序的认识。例如，烟草是人类健康的“杀手”。如果让它生产出人类需要的药物蛋白，应如何操作？通过这一实例引导学生结合目的基因从何而来，表达载体如何构建，如何导入烟草，如何检测药物蛋白产生与否等问题加以设计。可加深学生对基因工程原理的理解。不同学生会有不同的方法，让学生通过相互比较，相互借鉴，达到相互学习的目的。学生在课下还可查阅《科学》杂志等参考读物，了解科学家成功的做法。

课后习题

1．基因工程的正确操作步骤是( )

①使目的基因与载体相结合

②将目的基因导入受体细胞

③验证目的基因的表达是否符合特定性状要求

④提取目的基因

A．③②④① B．②④①③

C．④①②③ D．③④①②

解析：选C。在基因工程操作中，首先要提取目的基因，然后使目的基因与载体结合，再将目的基因导入受体细胞，最后是目的基因的检测与表达。

2．下列获取目的基因的方法中需要模板的是( )

①从基因文库中获取目的基因②利用PCR技术扩增目的基因③反转录法④通过DNA合成仪利用化学方法人工合成DNA

A．①②③④ B．①②③

C．②③④ D．②③

解析：选D。PCR技术利用的是DNA双链复制原理。即将DNA双链之间的氢键打开，变成单链DNA，作为聚合反应的模板。反转录法是以目的基因转录成的信使RNA为模板，在逆转录酶的作用下，先反转录形成互补的单链DNA，再合成双链DNA。①④则均不需要模板。

3．聚合酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。PCR过程一般经历下述30多次循环：95℃下使模板DNA变性、解链→55 ℃下复性(引物与DNA